smooth step

最新推荐文章于 2025-01-18 21:25:01 发布
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/toughbro/article/details/52988843

这里写图片描述
最近在shader中看到这个函数,SmoothStep,这个虽然在熟悉shader
api的时候看到过这个接口.
但是实际工作中还真没使用过.
它是一个cubic hermite interpolation,写出来是
y = 3*x*x-2*x*x*x(其中x在0,1之间)
化成曲线是上面图里的一个,就是用来做一个这种曲线型的lerp.
在shader中(hlsl,glsl)或者正常的函数库里(比如unity的函数库中都有)

激活函数总结（四十五）：激活函数补充(Smooth Step、LinComb)
走在深度学习前沿的小宋
09-27 494
本文为前面介绍的激活函数进行了一些激活函数补充，包括：Smooth Step、LinComb等激活函数及其在当前激活函数众多的情况下使用的环境。总的来说：Smooth Step可能会在特殊领域进行简单应用，但是不会很常见。。。而LinComb激活函数其有效性有待进一步验证，这里仅做简单了解。。。
smoothstep 平滑函数
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05-26 3639
smoothstep 平滑函数 genType t; /* Or genDType t; */ t = clamp((x - edge0) / (edge1 - edge0), 0.0, 1.0); return t * t * (3.0 - 2.0 * t); smoothstep(0.3, 0.6, x)图像如下：< 0.3 为0； >0.6 为1 smoothstep(0.6, 0.3, x)图像如下： < 0.3 为1； >0.6 为0 ...
smoothstep
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03-05 712
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07-04 3794
介绍了在Unity使用smoothstep等插值函数来优化溶解特效的原理和实践.
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/** * 返回0-1平滑阶梯函数的值 * @param a 变量a * @param b 变量b * @param c 变量c */ public static smoothstep( a: number, b: number, c: number ): number { let x = this.clamp( ( c - a ) / ( b - a ), 0, 1 ); ...
shader 案例学习笔记之smoothstep函数
localhost
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12-05 3563
Correct & Smooth （C&S） 1）方法介绍 如今，图神经网络（GNN）是图学习方面的主要技术，在很多图结构相关的预测任务上取得了最顶尖的成绩，但在节点分类任务上，Correct & Smooth （C&S）可谓异军突起，通过基础浅层模型和“矫正”与“光滑”两个基于标签传播的后处理步骤即可达到甚至超越当前主流 GNNs 模型的性能，并且参数量和训练及运行时间远低于复杂的 GNNs 结构。 下图为截至当前（2021/11/21）最顶尖的图中的节点分类方法排名，数据
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s178435865的专栏
07-28 594
2.3 HLSL常用函数
glsl step
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06-14
<think>我们正在讨论GLSL中的step函数。根据用户的问题，我们需要解释step函数的用法和提供示例。根据引用资料，我们并没有直接关于step函数的引用，但我们可以根据已知的GLSL知识来回答。step函数是GLSL中的一个内置函数，用于生成阶跃函数（stepfunction）。它的定义是：对于给定的边界值（edge），当输入值小于edge时返回0.0，否则返回1.0。函数原型：floatstep(floatedge,floatx)vec2step(vec2edge,vec2x)等等，支持向量类型。用法示例：1.基本用法：floaty=step(0.5,0.7);//因为0.7>0.5，所以y=1.0floatz=step(0.5,0.3);//因为0.3<0.5，所以z=0.02.在着色器中的应用，例如制作一个简单的二值化效果（黑白效果）：我们可以根据纹理坐标的x分量来将画面分成两部分，左边为黑色，右边为白色。vec3color=vec3(step(0.5,texCoord.x));//texCoord是纹理坐标，范围[0,1]3.结合其他函数使用，例如平滑过渡（smoothstep）是step的平滑版本，但step是突然跳变的。4.也可以用于多个边界，但需要嵌套使用。例如，实现一个在0.3和0.7处有两个阶跃的函数：floattwoSteps(floatx){floatstep1=step(0.3,x);//在0.3处跳变floatstep2=step(0.7,x);//在0.7处跳变returnstep1-step2;//这样在0.3到0.7之间为1，其余为0？不对，这样计算是：当x>0.3时step1=1，x>0.7时step2=1，所以step1-step2在x>0.3且x<=0.7时为1，x>0.7时为0，x<0.3时为0。实际上我们可能想要的是在0.3到0.7之间为1，其余为0，所以用step(0.3,x)*(1.0-step(0.7,x))或者更简单的是用两个step相减（但是上面这样减不对，因为当x>0.7时，step1=1，step2=1，相减为0；当x在0.3和0.7之间，step1=1，step2=0，相减为1；当x<0.3，都为0，相减0）所以实际上这样写就是对的：返回step1-step2？不对，因为step1-step2在x>0.3且x<=0.7时为1，在x>0.7时为0，x<0.3时为0，所以确实在0.3到0.7之间为1。但注意，在0.7时，step2变为1，所以0.7时结果为0。如果我们希望包含0.7，那么边界需要调整。实际上，step函数在等于边界时返回1，所以step(0.7,x)在x=0.7时返回1，所以0.7时结果为0。如果我们希望包含0.7，那么第二个边界应该大于0.7，比如0.71，或者使用大于等于的语义，但step函数在边界处是返回1的，所以我们需要调整边界值。实际上，我们通常使用两个step函数相减来得到一个区间内的1，其他为0。例如：floatband=step(edge0,x)-step(edge1,x);这个表达式在x>=edge0且x<edge1时为1，其他为0。注意，在x=edge1时，第二个step为1，所以结果为0。所以如果我们希望包含edge1，那么edge1应该设置为比实际边界大一点。5.另一种常见用法是用于条件判断，因为step函数避免了分支，在GPU上执行效率较高。示例着色器代码片段（片段着色器中）：```glslvaryingvec2v_texCoord;uniformsampler2Du_texture;voidmain(){vec2texCoord=v_texCoord;//使用step函数来创建一个黑白分界在x=0.5处的效果floatthreshold=0.5;floats=step(threshold,texCoord.x);gl_FragColor=vec4(s,s,s,1.0);}```这个着色器将纹理坐标x小于0.5的部分渲染为黑色，大于等于0.5的部分渲染为白色。注意：step函数也可以用于向量，例如：vec2edges=vec2(0.3,0.6);vec2values=vec2(0.4,0.8);vec2result=step(edges,values);//返回vec2(step(0.3,0.4),step(0.6,0.8))->(1.0,1.0)如果用户需要平滑过渡，可以使用smoothstep函数。根据要求，我们需要生成相关问题。问题可以围绕step函数的扩展使用、与其他函数的比较、性能等。注意：引用中并没有直接关于step函数的内容，所以我们主要基于GLSL的一般知识进行回答。但是，在引用[2]中提到了uniform变量的赋值，我们可以联想到在step函数中也可以使用uniform变量作为边界值。因此，我们可以在示例中使用uniform变量，并说明如何设置uniform变量（通过glUniform函数）。修改示例，使用uniform变量：```glslvaryingvec2v_texCoord;uniformsampler2Du_texture;uniformfloatu_threshold;//通过应用程序传入的阈值voidmain(){vec2texCoord=v_texCoord;floats=step(u_threshold,texCoord.x);gl_FragColor=vec4(s,s,s,1.0);}```在应用程序中，我们需要获取uniform的位置并设置其值，例如：GLintloc=glGetUniformLocation(program,"u_threshold");glUniform1f(loc,0.6f);参考引用[2]中关于glUniform的说明。综上所述，我们给出step函数的用法和示例，并生成相关问题。</think>### GLSL `step`函数详解 `step`函数是GLSL中的内置函数，用于生成阶跃函数效果，其数学定义为： $$ step(edge, x) = \begin{cases} 0.0 & \text{if } x < edge \\ 1.0 & \text{if } x \geq edge \end{cases} $$ #### 函数原型 ```glsl // 标量版本 float step(float edge, float x) // 向量版本（支持vec2/vec3/vec4） vecN step(vecN edge, vecN x) // N=2,3,4 ``` #### 核心特性 1. **二值化输出**：严格返回 `0.0` 或 `1.0`，无过渡 2. **无分支计算**：GPU执行效率高，避免条件跳转[^2] 3. **分量操作**：对向量的每个分量独立计算 #### 典型应用场景 1. **阈值分割**（图像二值化）： ```glsl vec3 binaryImage = vec3(step(0.5, texColor.rgb)); // 像素值≥0.5为白色(1.0)，否则黑色(0.0) ``` 2. **区域遮罩**： ```glsl float mask = step(0.2, uv.x) * (1.0 - step(0.8, uv.x)); // 仅显示UV的x∈[0.2,0.8]区域 ``` 3. **边缘检测**（结合微分）： ```glsl float edge = step(0.1, abs(dFdx(color))); // 颜色变化率>0.1处标记边缘 ``` 4. **几何边界**： ```glsl float circle = step(0.5, length(uv - center)); // 圆心外为1.0，圆内为0.0（需取反） ``` #### 优化技巧 1. **避免重复计算**：对相同边界值复用结果 2. **向量化处理**：同时处理RGBA通道 ```glsl vec4 thresholds = vec4(0.3, 0.5, 0.7, 1.0); vec4 processed = step(thresholds, pixel); ``` 3. **组合`smoothstep`**：需要平滑过渡时混合使用 ```glsl float sharp = step(0.4, x); float smooth = smoothstep(0.3, 0.5, x); float result = mix(sharp, smooth, 0.5); ``` #### 调试建议 1. 在VS Code中安装 **Shader languages support** 插件实现语法高亮[^4] 2. 使用`gl_FragColor = vec4(step(...))`直接可视化输出 3. 通过uniform动态调整边界值实时观察效果： ```glsl uniform float u_Threshold; // 通过glUniform1f设置[^2] float s = step(u_Threshold, value); ```
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